2018高中物理第四章机械能和能源能量守恒定律与能源课时跟踪练习教科版必修2

能量守恒定律与能源
一、选择题：
1．有关功和能，下列说法正确的是( )
A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能
B．物体具有多少能，就一定能做多少功
C．物体做了多少功，就有多少能量消失
D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少
2．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法不正确的是( )
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹减少的动能等于木块增加的动能和子弹增加的内能
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
3．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )
A．逐渐有所升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
4．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动距离h，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．物体的重力势能减少2mgh B．物体的机械能保持不变
C．物体的动能增加2mgh D．物体的机械能增加mgh
5．如图所示，一根长为的橡皮条和一根长为的绳子悬于同一点，已知<。橡皮条另一端系A球，绳子另一端系B球，两球质量相等。现从悬线水平位置（橡皮条保持原长）将两球由静止释放，当两球摆至最低点时，橡皮条的长度与绳子长度相等，此时两球速度的大小( )
A．B球的速度较大 B．A球的速度较大
C．两球速度大小相等 D．不能确定谁的速度大
6．物体以100J的初动能从斜面底端沿斜面向上运动到某一点时，动能减少80J，其机械能减少了32J。则物体重返斜面底端时的动能为( )
A．68J B．64J C．48J D．20J
7．如图所示，质量为m的木块放在地面上，一根弹簧下端连着木块。用恒力F竖直向上拉弹簧的上端，使木块离开地面。如果恒力F的作用点向上移动的距离为h，则( )
A．木块的重力势能增加了Fh
B．木块的机械能增加了Fh
C．恒力F所做的功为Fh
D．木块的动能增加了Fh
二、解答题：
1．风力发电是一种环保的电能获取方式。设计每台风力发电机的功率为40 kW．实验测得风的动能转化为电功的效率约为20％，空气的密度是1.29kg/m3，当地水平风速约为10 m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?
2.一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R=0.50m，
弹簧的原长L0=0.50m，劲度系数为4.8N/m，如图所示.若小球
从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性
势能E=0.60J.取重力加速度g=10m/s2,求：
(1)小球到C点时的速度vC的大小；
(2)小球在C点时对环的作用力大小和方向。
3.如图，在竖直平面内有一半径为R的半圆形圆柱截面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球，悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的两倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，已知A始终不离开球面，且细绳足够长，圆柱固定.若不计一切摩擦.求:
(1)A球沿圆柱截面滑至最低点时速度的大小；
(2)A球沿圆柱截面运动的最大位移.
4．如图所示，静止在水平桌面的纸带上有一质量为0. 1kg的小铁块，它离纸带的右端距离为0. 5 m，铁块与纸带间动摩擦因数为0.1．现用力向左以2 m/s2的加速度将纸带从铁块下抽出，求：（不计铁块大小，铁块不滚动）
(1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间？
(2)纸带对铁块做多少功？
5.一个质量为m=0. 20 kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光竖直的圆环上，弹簧固定于环的最高点A，环的半径R=0. 50 m,弹簧原长L0 = 0. 50 m，劲度系数为4.8 N/m，如图所示，若小球从图示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性势能=0. 60J；求：
(1)小球到C点时的速度vC的大小．
(2)小球在C点时对环的作用力（g=10 m/s2)
6.如图所示，光滑1/4圆弧的半径为0.8m，有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点，然后沿水平面前进4.0m，到达C点停止.g取10m/s2，求：
（1）物体到达B点时的速率；
（2）在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功；
（3）物体与水平面间的动摩擦因数.
【答案与解析】
一、选择题：
D
解析:功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B错误．做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错误．正确选项是D．
2．A、B、C
解析:子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项漏考虑系统增加的内能，B选项漏考虑木块增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，故A、B、C错．
3．A
解析:电冰箱消耗电能，部分转化成焦耳热，房间内温度逐渐升高．
4.CD
解析：重力势能的减少为，故A错误；动能增量为合外力做的功，即，故C正确；动能增量减去重力势能的减少量即机械能的增量，即，故D正确。
5.A
解析：由能量守恒知，B球的重力势能完全转化为动能，而A球的重力势能一部分转化为动能一部分转化为橡皮条的弹性势能，故B的速度大。
6.D
解析：动能减少80J，其机械能减少了32J，那么动能减少100J时，机械能减少40J，即向上运动过程克服阻力做功40J，向下运动过程也需要克服阻力做功40J，共克服阻力做功80J，那么返回时还有动能20J。即D选项正确。
7.C
解析：恒力向上移动h，做功为Fh，故C选项正确；由能量守恒可知，恒力做的功一部分转化为木块的重力势能，一部分为弹簧的弹性势能，故ACD错误；
二、解答题：
1. 解析：设叶片长度为r，则叶片转动的面积S＝πr2．取时间t内作用到横截面积为S的面积上的空气流为研究对象，则这部分空气流的质量为m＝ρV＝ρ·Svt．
空气流的动能为，则电功率．
得9.94 m，所以叶片长度约为9.94m．
2．解析：(1)小球在运动过程中受重力，环对它的弹力和弹簧对它的弹力作用，机械能守恒， 设C点为重力势能零点 ①
②
由①②得vC=3m/s
(2)小球在C点时受重力、弹簧弹力和环对它的作用力，受力如图所示：
小球在C点所受合外力等于向心力:
③
F=kx ④
x=R ⑤
由③④⑤得N=3.2N
3. 解析：(1)设A球沿圆柱面滑至最低点时速度的大小为v，则根据机械能守恒定律可得
又
解得
(2)当A球的速度为零时，A球沿圆柱面运动的位移最大，设为S，则根据机械能守恒定律可得
由几何关系得
解得
4. 解析：(1)设纸带的加速度为a1，铁块的加速度为a2．则
，得t=1s。
(2)
5. 解析：小球由B点滑到C点，由能量守恒得

得vC=3 m/s.
(2）在C点时有,
设环对小球作用力为N，方向指向圆心，则
.
小球对环作用力为, .
6. 解析：由题意知，圆弧半径R=0.8m，物体质量m=1.0kg ，水平位移S=4.0m
（1）设物体到达B点时的速率为v，从A到B过程中，由机械能守恒定律有
mgR=mv2
上式带入数据解得v=4 m/s
（2）由动能定理得
物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功W= -mv2
上式带入数据得 W= -8J
（3）设物体与水平面间的动摩擦因数为μ，由做功公式得
W=－μmgS
上式带入数据解得μ=0.2